JP2015038890A - 面光源装置、照明器具及びバックライト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】面光源装置を、発光層を含む有機EL素子、および前記有機EL素子の一方の表面に接して設けられ、装置出光面側の表面の凹凸構造を規定する出光面構造層を備えるようにする。前記凹凸構造は、斜面を含む複数の凹部と、各凹部の周囲に位置する平坦部とを有する。前記面光源装置は、前記発光層から出射された光を入射し、この入射した光を拡散して透過もしくは反射させる拡散部材を備える。前記面光源装置は、前記拡散部材を、前記出光面構造層の一部もしくは全部を構成する層、および前記有機EL素子よりも前記出光面構造層から遠い位置に設けられる層、の少なくとも一方の層を構成する部材として備える。
【選択図】図1
Description
〔1〕 発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一方の表面に接して設けられる出光面構造層と、を備える面光源装置であって、
前記出光面構造層は、当該装置出光面側の表面に凹凸構造を有し、
前記凹凸構造は、斜面を含む複数の凹部と、各凹部の周囲に位置する平坦部とを有し、
前記面光源装置は、前記発光層から出射された光が入射し、この入射した光を拡散して透過もしくは反射させる拡散部材を備え、
前記面光源装置は、前記拡散部材を、
前記出光面構造層の一部もしくは全部を構成する層、および
前記有機エレクトロルミネッセンス素子よりも前記出光面構造層から遠い位置に設けられる層、の少なくとも一方の層を構成する部材として備える、面光源装置。
〔2〕 前記拡散部材は、前記出光面構造層の一部もしくは全部を構成する層として設けられた部材であって、入射した光を拡散した態様で透過させる部材である、前記面光源装置。
〔3〕 前記拡散部材は、前記出光面構造層の2つの層の間に介在する接着層である、前記面光源装置。
〔4〕 前記出光面構造層は、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子に接して設けられる基板と、
前記基板よりも前記装置出光面に近い位置に設けられる凹凸構造層であって、その装置出光面に近い側の面上に前記凹凸構造を有する凹凸構造層と、
前記基板および前記凹凸構造層を接着する接着層とを備え、
前記面光源装置は、前記接着層を、前記拡散部材として備える前記面光源装置。
〔5〕 前記拡散部材は、光拡散性を付与する粒子を含む材料により構成されている前記面光源装置。
〔6〕 前記拡散部材は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子よりも前記出光面構造層から遠い位置に設けられた部材であって、入射した光を拡散した態様で反射させる部材である、前記面光源装置。
〔7〕 前記凹凸構造を前記装置出光面に垂直な方向から観察した場合における、前記平坦部が占める面積と前記凹部が占める面積との合計に対する、前記平坦部が占める面積の割合が、10〜75%である、前記面光源装置。
〔8〕 前記凹部が角錐形状、円錐形状、球面の一部の形状、又はこれらの組み合わせの形状を有し、
複数の前記凹部は、互いに交差する2以上の方向に沿って前記装置出光面上に配列され、
隣り合う前記凹部の間には、前記2以上の方向のいずれの方向にも隙間が設けられ、前記隙間が前記平坦部を構成する、前記面光源装置。
〔9〕 前記凹部が角錐形状、円錐形状、球面の一部の形状、又はこれらの組み合わせの形状を有し、
複数の前記凹部は、互いに交差する2以上の方向に沿って前記装置出光面上に配列され、
隣り合う前記凹部の間には、前記2以上の方向のうちの一方向にのみ隙間が設けられ、前記隙間が前記平坦部を構成する、前記面光源装置。
〔10〕 前記凹部が溝状の形状を有し、
複数の前記凹部は、前記装置出光面上に平行に配列され、
隣り合う前記凹部の間には隙間が設けられ、前記隙間が前記平坦部を構成する、前記面光源装置。
〔21〕 〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の面光源装置を備える照明器具。
〔22〕 〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の面光源装置を備えるバックライト装置。
(11)第1の電極層、発光層、および第2の電極層をこの順に備える有機エレクトロルミネッセンス素子と、この有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一方の表面に接して配置され、外部へ光を出射する出光面を有する出光側部材と、を備える面光源装置であって、前記出光側部材は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から出射した光の配光分布を、前記出光面から当該出光面の法線方向に沿って出射した光の色度と、この法線方向に交差する斜め方向に沿って前記出光面から出射した光の色度との差が小さくなるように、変換する配光分布変換部と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子から出射された光を拡散させる拡散部と、を備える面光源装置。
(12)前記拡散部は、前記配光分布変換部と前記有機エレクトロルミネッセンス素子との間に配置され、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成される層である前記面光源装置。
(13)前記拡散部は、前記配光分布変換部の出光側に設けられ、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成される層である前記面光源装置。
(14)前記配光分布変換部は、表面に凹凸構造が形成された凹凸構造層を備える前記面光源装置。
(15)前記凹凸構造層は、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成され、前記拡散部を兼ねている前記面光源装置。
(16)前記配光分布変換部は、基材と、この基材の表面に設けられ、基材とは反対側の表面に凹凸構造が形成された凹凸構造層と、を備える前記面光源装置。
(17)前記基材および/または前記凹凸構造層は、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成され、前記拡散部を兼ねている前記面光源装置。
(18)前記配光分布変換部は、基材フィルムと、この基材フィルムの少なくとも一方の表面に設けられる選択反射層と、を備える前記面光源装置。
(19)前記選択反射層は、コレステリック規則性を有する樹脂を含んでなる層を備える前記面光源装置。
(20)前記基材フィルムは、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成され、前記拡散部を兼ねている前記面光源装置。
(21)前記面光源装置を備える照明器具。
(22)前記面光源装置を備えるバックライト装置。
第一の本発明の照明器具及びバックライト装置は、前記第一の本発明の面光源装置を有するので、光取り出し効率が高く、観察角度による色味の変化が少なく、且つ機械的強度が高い照明器具及びバックライト装置とすることができる。
以下、第一の本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、第一の本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものではない。
以下において、図面を参照して、第一の本発明をより詳細に説明する。
第一の本発明の面光源装置は、発光層を含む有機EL素子、および前記有機EL素子の少なくとも一方の表面に接して設けられ、装置出光面側の表面の凹凸構造を規定する出光面構造層を備える。
前記装置出光面とは、面光源装置としての出光面、即ち、面光源装置から装置外部に光が出光する際の出光面である。装置出光面は、前記有機EL素子の前記発光層と平行な面であり、面光源装置の主面と平行である。但し、微視的に見ると、後述する凹部上の面は発光層と非平行な角度をなしうる。以下、別に断らない限り、かかる凹部を無視して見た装置出光面と平行(又は垂直)であることを、単に「装置出光面と平行(又は垂直)」であるという。また、別に断らない限り、面光源装置は、かかる装置出光面が水平方向と平行で且つ上向きになるよう載置した状態で説明する。
第一の本発明において、各構成要素が「平行」又は「垂直」であるとは、第一の本発明の効果を損ねない範囲の誤差を含んでいてもよく、例えば、平行又は垂直な角度から±5°の誤差を含んでいてもよい。
前記有機EL素子140として例示するように、第一の本発明において、有機EL素子は、2層以上の電極層と、これらの電極層間に設けられ、電極から電圧を印加されることにより発光する発光層と、を備える素子とすることができる。
透明電極の材料としてはITO等を挙げることができる。
正孔注入層の材料としてはスターバースト系芳香族ジアミン化合物等を挙げることができる。
正孔輸送層の材料としてはトリフェニルジアミン誘導体等を挙げることができる。
黄色発光層のホスト材料としては同じくトリフェニルジアミン誘導体等を挙げることができ、黄色発光層のドーパント材料としてはテトラセン誘導体等を挙げることができる。
緑色発光層の材料としては、ピラゾリン誘導体などがあげられる。
青色発光層のホスト材料としてはアントラセン誘導体等を挙げることができ、青色発光層のドーパント材料としてはペリレン誘導体等を挙げることができる。
赤色発光層の材料としては、ユーロピウム錯体などを挙げることができる。
電子輸送層の材料にはアルミニウムキノリン錯体(Alq)等を挙げることができる。
陰極材料にはフッ化リチウムおよびアルミニウムをそれぞれ用い、これらを順次真空成膜により積層させたものなどを挙げることができる。
前記出光面構造層100として例示するように、第一の本発明において、出光面構造層は、複数の層からなるものとしうるが、単一の層からなってもよい。所望の特性を備えた出光面構造層を容易に得る観点からは、複数の層からなることが好ましい。例えば、前記出光面構造層100のように、凹凸構造層と基材フィルム層とを組み合わせた複層体を含むことができる。これにより、性能の高い出光面構造層を容易に得ることができる。
樹脂組成物に含まれる透明樹脂の材質は、特に限定されず、透明な層を形成することができる各種の樹脂を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂を挙げることができる。なかでも熱可塑性樹脂は熱による変形が容易であるため、また紫外線硬化性樹脂は硬化性が高く効率が良いため、凹凸構造層の効率的な形成が可能となり、それぞれ好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系、ポリアクリレート系、シクロオレフィンポリマー系の樹脂を挙げることができる。また紫外線硬化性樹脂としては、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、エン/チオール系、イソシアネート系の樹脂を挙げることができる。これらの樹脂としては、複数個の重合性官能基を有するものを好ましく用いることができる。
第一の本発明の面光源装置は、前記出光面構造層の一部若しくは全部を構成する層として、前記有機EL素子よりも前記出光面構造層から遠い位置に設けられた部材として、又はその両方として、入射した光を拡散して透過若しくは反射させる拡散部材をさらに有する。即ち、第一の本発明において、出光面構造層の一部又は全部が拡散部材としての機能を持ったものであってもよく、また出光面構造層とは別に拡散部材としての別の部材を有していてもよい。
拡散部材において、粒子の含有割合は、拡散部材を構成する材料全量中体積割合で1〜80%であることが好ましく、5〜50%であることがより好ましい。粒子の含有割合をかかる下限以上とすることにより、観察角度による色味の変化の低減等の所望の効果を得ることができる。また、かかる上限以下とすることにより、拡散部材中での粒子の凝集を防止し、良好に粒子が分散した拡散部材を容易に得ることができる。
粒子の粒径は好ましくは0.1μm以上10μm以下であり、より好ましくは5μm以下である。ここで粒径とは、体積基準の粒子量を、粒子径を横軸にして積算した積算分布における50%粒子径のことである。粒径が大きいほど、所望の効果を得るために必要な粒子の含有割合は多くなり、粒径が小さいほど、含有量は少なくてすむ。従って、粒径が小さいほど、観察角度による色味の変化の低減、及び光取り出し効率の向上等の所望の効果を、少ない粒子で得ることができる。なお、粒径は、粒子の形状が球状以外である場合には、その同等体積の球の直径を粒径とする。
ここで、凹凸構造層は、前述の通り硬度が高い材料が好ましいが、そのような硬度の高い材料の膜厚が厚いと、面光源装置において使用する際、経時的に、装置出光面に、不所望な反りをもたらす可能性がある。したがって、この観点からは、凹凸構造層以外の層であって塑性変形しやすい性質を賦与しうる層、例えば基材フィルム又は接着層を拡散部材とすることが好ましい。
また、拡散部材の屈折率は特に限定しないが、1.45〜2が好ましく、1.6〜2がより好ましく、1.7〜2がさらに好ましい。拡散部材よりも出光側の層は拡散部材よりも屈折率が小さいことが好ましいが、前記のように拡散部材の屈折率を大きくすることにより、拡散部材よりも出光側の層の屈折率の選択の幅が広がるので、材料の選択性を広げることができる。
第一の本発明において、出光面構造層上の前記凹凸構造は、斜面を含む複数の凹部と、前記凹部の周囲に位置する平坦部とを含む。ここで「斜面」とは、装置出光面と平行でない角度をなす面である。一方、平坦部上の面は、装置出光面と平行な面とすることができる。
第一の本発明の面光源装置の製造方法は、特に限定されないが、上に例示した、凹凸構造層、基材フィルム、接着層及びガラス基板を有する出光面構造層を備える面光源装置を製造する場合、ガラス基板の一方の面に有機EL素子を構成する各層を積層し、その後又はその前に、ガラス基板の他方の面に凹凸構造層及び基材フィルムを有する複層体を、接着層を介して貼付することにより製造することができる。
(方法1)基材フィルムを構成する樹脂組成物Aの層及び凹凸構造層を構成する樹脂組成物Bの層(凹凸構造はまだ形成されていない)を有する未加工複層体を例えば共押出等により調製し、かかる未加工複層体の樹脂組成物B側の面上に、凹凸構造を形成する方法;及び
(方法2)基材フィルムの上に、液体状態の樹脂組成物Bを塗布し、塗布された樹脂組成物Bの層に型を当て、その状態で樹脂組成物Bを硬化させ、凹凸構造層を形成する方法
を挙げることができる。
より具体的には、長尺の未加工複層体を押出成形により連続的に形成し、所望の表面形状を有する転写ロールとニップロールとで未加工複層体を加圧し、それにより、連続的な製造を効率的に行うことができる。転写ロールとニップロールとによる挟み圧力は、好ましくは数MPa〜数十MPaである。また転写時の温度は、樹脂組成物Bのガラス転移温度をTgとすると、好ましくはTg以上(Tg+100℃)以下である。未加工複層体と転写ロールとの接触時間はフィルムの送り速度、すなわちロール回転速度によって調整でき、好ましくは5秒以上600秒以下である。
第一の本発明の面光源装置において、装置出光面を構成する凹部の形状は、上記実施形態1−1として例示した角錐形状に限られず、例えば以下に示す実施形態1−2のように、球の一部の形状であってもよい。
実施形態1−2は、第一の本発明に係る第2の実施形態である。図7は、実施形態1−2に係る面光源装置を模式的に示す上面図であり、図8は、図7に示す面光源装置を、図7中の線2aを通る、装置出光面と垂直な面で切断した断面を示す断面図である。図7及び図8に示す通り、実施形態1−2に係る面光源装置20は、装置出光面の形状、即ち出光面構造層200を構成する複層体210のうち凹凸構造層211の表面の形状が異なる他は、実施形態1−1と同一の構成を有している。
第一の本発明の面光源装置において、装置出光面を構成する凹部の形状はまた、以下に示す実施形態1−3のように、溝状の形状であってもよい。
実施形態1−3は、第一の本発明に係る第3の実施形態である。図9は、実施形態1−3に係る面光源装置を模式的に示す斜視図である。図9に示す通り、実施形態1−3に係る面光源装置30は、装置出光面の形状、即ち出光面構造層300を構成する複層体310のうち凹凸構造層311の表面の形状が異なる他は、実施形態1−1と同一の構成を有している。
第一の本発明の面光源装置において、装置出光面を構成する凹部の形状が角錐形状である場合の、かかる角錐形状は、上記実施形態1−1として例示した単純な角錐形状に限られず、例えば以下に示す実施形態1−4のように、それぞれの凹部において、複数の角錐が組み合わされた形状であってもよい。
上に述べた実施形態1−1〜実施形態1−4においては、拡散部材は、出光面構造層の一部若しくは全部を構成する層として設けられた、入射した光を拡散して透過させる部材であった。しかし、第一の本発明の面光源装置における拡散部材はこれに限られず、以下に示す実施形態1−5において例示するように、有機EL素子よりも出光面構造層から遠い位置に設けられた、入射した光を拡散して反射させる部材であってもよい。
反射部材551の材質は、金属には限られず、例えば白色の表面を有する任意の材質の拡散板を用い、これにより入射した光を拡散した態様で反射させてもよい。
上に述べた実施形態1−1及び他の実施形態で、装置出光面の2方向に沿って四角錐を配列した場合において、平坦部は、かかる2方向の両方において隣り合う四角錐間に隙間を設けることにより構成したが、第一の本発明はこれに限られず、例えば以下に示す実施形態1−6のように、2方向のうち1方向のみにおいて隙間を設けてもよい。
また、ここでは凹部813の形状が四角錐のみである例を取り上げたが、それ以外の形状であってもよい。例えば、図15に示すように、寄せ棟屋根状の凹部816が複数並んだ構成とすることもできる。なお、図15に示す凹凸構造層821は実施形態1−6に係る凹凸構造層811の変形例であり、凹部の形状が異なること以外は、実施形態1−6に係る凹凸構造層811と同様の構成を有する。
実施形態1−1〜実施形態1−6において、凹凸構造層上の平坦部は、高さ(即ち装置出光面が水平方向と平行で且つ上向きになるよう載置した状態における高さ)に差が無く、全て一様な高さを有するものであるが、第一の本発明はこれに限られず、例えば以下に示す実施形態1−7のように、平坦部の高さに差異があるものであってもよい。
なお、本実施形態では、平坦部の高さに所定の差異(干渉をもたらす差異を超える寸法差)を設ける構成としたが、例えば、平坦部の高さ位置を揃えた上で、凹部の深さに所定の差異(干渉をもたらす差異を超える寸法差)を設ける構成としてもよく、この場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。また、平坦部の高さ、および、凹部の深さの両方に差異を設けてもよい。このように、平坦部または凹部に所定の差異を設ける構成は、本実施形態にのみに適用されるものではなく、本発明の範囲におけるすべての実施の形態に適用できる。
第一の本発明の面光源装置において、面光源装置の片面だけを装置出光面にするのではなく、例えば以下に示す実施形態1−8のように、両面を装置出光面にしてもよい。
第一の本発明の照明器具及び第一の本発明のバックライト装置は、いずれも、前記第一の本発明の面光源装置を含む。
第一の本発明の照明器具は、第一の本発明の面光源装置を光源として有し、さらに、光源を保持する部材、電力を供給する回路等の任意の構成要素を含むことができる。第一の本発明のバックライト装置は、第一の本発明の面光源装置を光源として有し、さらに、筐体、電力を供給する回路、出光する光をさらに均一にするための拡散板、拡散シート、プリズムシート等の任意の構成要素を含むことができる。第一の本発明のバックライト装置の用途は、液晶表示装置等、画素を制御して画像を表示させる表示装置、並びに看板等の固定された画像を表示させる表示装置のバックライトとして用いることができる。
例えば、上記実施形態の例示においては、出光面構造層としては、凹凸構造層、基材フィルム層、接着層及びガラス基板からなるものを示したが、出光面構造層は、これらよりも少ない層から構成されたものであってもよく、又は逆にこれらの層に加えて任意の層をさらに含むものであってもよい。例えば、凹凸構造層の上にさらにコーティング層を有し、これが装置出光面の凹凸構造を規定するものであってもよい。
また、上記実施形態の例示において、装置出光面全面に分布する凹部として、同一の形状からなるもののみが分布しているものを示したが、装置出光面において、異なる形状の凹部が混在していてもよい。例えば、大きさの異なる角錐形状の凹部が混在していたり、角錐形状の凹部と円錐形状の凹部が混在していたり、複数の角錐が組み合わされた形状のものと単純な角錐形状とが混在していてもよい。
また、上記実施形態の例示において、平坦部の幅、及び隣り合う平坦部の間隔については、常に一定のものを示したが、平坦部の幅が狭いものと広いものとが混在していてもよく、また、平坦部の間隔が狭い箇所と広い箇所とが混在していてもよい。そのようにして、平坦部の高さ、幅、及び間隔の1以上の要素において、出射光及び反射光の干渉をもたらす差異を超える寸法差が設けられている態様とすることにより、干渉による虹ムラを抑制することができる。
また、上記実施形態の例示中の反射電極層を有するものについて、反射電極を、透明電極と反射層に置き換えても、反射電極と同様の効果を有する装置を構成することができる。
以下、第二の本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、第二の本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものではない。
第二の本発明の第1の実施形態に係る面光源装置について、以下に説明する。
実施形態2−1は、第二の本発明に係る第1の実施形態である。図19は、実施形態2−1に係る面光源装置を説明する縦断面図である。図19に示すように、本実施形態に係る面光源装置2001は、平面視矩形状の出光面2040Aを有し、有機EL素子2020と、有機EL素子2020の少なくとも一方の面に直接または間接的に配置される出光側部材としての凹凸構造体2040とを備えている。
第二の本発明の第2の実施形態に係る面光源装置について、以下に説明する。
実施形態2−2は、第二の本発明に係る第2の実施形態である。なお、実施形態2−1と同じもしくは相当する構成要素については、同じ符号を付して説明を省略または簡略化する。図20は、実施形態2−2に係る面光源装置を説明する縦断面図である。図20に示すように、本実施形態に係る面光源装置2002は、平面視矩形状の出光面2040Aを有し、有機EL素子2020と、有機EL素子2020の少なくとも一方の表面に接して配置される出光側部材2060とを備えている。
{a−透過率(λ)}/{a−b}≧0.3
を満たす波長域とする。
(TF Y,60/TF Y,N)>(TF B,60/TF B,N) 式〔1〕
第二の本発明は、前記各実施形態には限定されない。
前記実施形態2−1では、凹凸構造として凹部を含む構成としたが、これに限らず、凹凸構造を凸部を含む構成としてもよい。凸部を含んで構成する場合には、隣接する凸部間に前記同様の平坦部を設けてもよいし、設けなくてもよい。
また、面光源装置2003,2004では、通常、一方の出光面2040Aに入射した光は面光源装置2003,2004を透過して他方の出光面2040Aから出光することになる。したがって、面光源装置2003,2004を通じて反対側を肉眼で見通すことができるようになり、シースルー型の面光源装置を実現できるので、デザインを多様化できる。
<比較例1−1>
(C1−1:有機EL素子の形成、面光源装置(複層体なし)の作製)
厚み0.7mmのガラス基板(屈折率1.53)の一方の主面に、透明電極層100nm、ホール輸送層10nm、黄色発光層20nm、青色発光層15nm、電子輸送層15nm、電子注入層1nm、及び反射電極層100nmを、この順に形成した。ホール輸送層から電子輸送層までは全て有機材料により形成した。黄色発光層及び青色発光層はそれぞれ異なる発光スペクトルを有している。
・透明電極層;錫添加酸化インジウム(ITO)
・ホール輸送層;4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)
・黄色発光層;ルブレン1.5重量%添加 α−NPD
・青色発光層;イリジウム錯体10重量%添加 4,4’−ジカルバゾリル−1,1’−ビフェニル(CBP)
・電子輸送層;フェナンスロリン誘導体(BCP)
・電子注入層;フッ化リチウム(LiF)
・反射電極層;Al
(C1−1)で得られた面光源装置について、以下の通り、観察角度の変化による色ムラを測定した。
出光面(装置出光面)の正面(法線方向)に分光放射輝度計(トプコン社製BM−5)を設置し、面光源装置に100mA/m2の定電流を印加し、出光面を回転させ、出光面に対する分光放射輝度計の観察方向を変化させ、色度(x,y)を測定した。観察方向は、出光面の長辺に平行な方向へ、正面(法線方向)を0°としたときに−90〜90°の範囲で変更させた。測定結果を図28に示す。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.050,0.058)であった。なお、Δxは座標値xの変化量であり、Δyは座標値yの変化量である。
比較例1−1で得た面光源装置に、下記の手順で調製した複層体110を貼付し、図1及び図2に概略的に示す面光源装置を作製し、評価した。ただし、図1においては有機EL素子140として3層のみからなるものを概略的に図示しているが、本実施例で作製した面光源装置は、これより多い発光層を含む有機EL素子を備えている。
UV(紫外線)硬化型樹脂(ウレタンアクリレート樹脂、屈折率n=1.54)に、平均粒子径2μmの球状の粒子である拡散剤(シリコーン樹脂、n=1.43)を、組成物全量中10%(体積割合)で添加し、攪拌して粒子を分散させ、樹脂組成物を得た。
比較例1−1の(C1−1)で得た面光源装置のガラス基板131側の面に、(1−1)で得た複層体110を、接着剤(アクリル系樹脂、屈折率1.49、日東電工社製CS9621)を介して貼付し、複層体110−接着層121−ガラス基板131−有機EL素子140の層構成を含む面光源装置を得た。接着層の厚みは25μmであった。
得られた面光源装置について、比較例1−1の(C1−2)と同様に色ムラを測定した。各観察角度におけるx値及びy値を求めた結果を図29に示す。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.011,0.013)であった。このことから、比較例1−1に比べて、色ムラが顕著に低減していることが分かる。
上記(1−1)の複層体110の調製にあたり、凹凸構造層用の材料に拡散剤を添加しなかった他は、実施例1−1と同様にして、複層体110を調製し、さらに面光源装置を得た。
比較例1−1、実施例1−1及び比較例1−2の面光源装置の光取り出し量を、三刺激値のY値の測定結果から求め、比較例1−1の光取り出し量を1とした場合の相対量を求めた。その結果、実施例1−1での光取り出し量は1.43であり、比較例1−2での光取り出し量は1.37であった。
実施例1−1の面光源装置は、光取り出し効率を高める凹凸構造を有しない比較例1−1の面光源装置に比べて、著しく向上した光取り出し効率を有していた。実施例1−1の面光源装置はさらに、実施例1−1と同一の凹凸構造を有するが拡散部材を有しない比較例1−2の面光源装置に比べても、光取り出し量の大きな向上が認められた。
下記の点を変更した他は、実施例1−1と同様にして、複層体110を調製し、さらに面光源装置を得た。
上記(1−1)の複層体110の調製にあたり、凹凸構造層用の材料に拡散剤を添加しなかった。一方、酸変性ポリオレフィン樹脂(屈折率1.49、日本シーマ社製 コルノバMPO−B130C)に上記(1−1)で用いたものと同一の拡散剤を、接着剤全量中10%(体積割合)で添加して、接着剤を調製し、これを上記(1−2)において、アクリル系接着剤に代わる接着剤として用いた。
得られた面光源装置について、比較例1−1の(C1−2)と同様に色ムラを測定した。各観察角度におけるx値及びy値を求めた結果を図30に示す。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.024,0.034)であった。このことから、比較例1−1に比べて、色ムラが顕著に低減していることが分かる。
上記(1−1)の複層体110の調製にあたり、接着剤に拡散剤を添加しなかった他は、実施例1−2と同様にして、複層体110を調製し、さらに面光源装置を得た。
得られた面光源装置について、比較例1−1の(C1−2)と同様に色ムラを測定した。各観察角度におけるx値及びy値を求めた。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.027,0.041)であった。
上記(1−1)の複層体110の調製にあたり、凹凸構造層の形成において金属型を圧接せずに紫外線の照射を行い、その結果、凹凸構造層の代わりに、凹凸構造層と同じ材料からなるが凹凸構造の無い(即ち平坦部割合100%)層(厚み34μm)を形成した他は、実施例1−2と同様にして、複層体を調製し、さらに面光源装置を得た。
得られた面光源装置について、比較例1−1の(C1−2)と同様に色ムラを測定した。各観察角度におけるx値及びy値を求めた。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.043,0.053)であった。
実施例1−2、比較例1−3及び比較例1−4の面光源装置の光取り出し量を、三刺激値のY値の測定結果から求め、比較例1−1の光取り出し量を1とした場合の相対量を求めた。その結果、実施例1−2での光取り出し量は1.38であり、比較例1−3での光取り出し量は1.29であり、比較例1−4での光取り出し量は1.24であった。
実施例1−2の面光源装置は、光取り出し効率を高める凹凸構造を有しない比較例1−1の面光源装置に比べて、著しく向上した光取り出し効率を有していた。実施例1−2の面光源装置はさらに、実施例1−2と同一の凹凸構造を有するが拡散部材を有しない比較例1−3の面光源装置に比べても、また実施例1−2と同一の拡散部材を有するが凹凸構造を有しない比較例1−4の面光源装置に比べても、光取り出し量の大きな向上が認められた。
金属型の形状を変更した他は実施例1−1の(1−1)と同様にして、凹凸構造の形状が異なるいくつかの複層体を得た。得られた複層体においては、凹部の形状はいずれも同一であったが、凹部間の間隔11J及び11Kを変化させることにより、平坦部割合を種々に変化させたものとした。
得られたいくつかの複層体を水平に載置し、これに、先端が直径2mmのサファイヤ針に、荷重をかけた状態で垂直に圧接させ、水平方向に動かした。動かした結果針による傷が発生したか否かを、目視で判定した。荷重を徐々に下げ、傷が発生しなくなる荷重(g)を判定した。傷が発生しなくなる荷重と平坦部割合との関係を図31にプロットした。図31の結果から、平坦部割合が増すほど、耐擦傷性が優れることが分かる。
下記のような有機EL素子及び出光面構造層からなる面光源装置を想定して、光取り出し効率をシミュレーションにより計算した。
有機EL素子は、発光層、透明電極及び反射電極を有するものとした。反射電極反射率は85%とし、発光層の発光特性はランバート分布に従うものとした。
出光面構造層は、厚みは20μmの板状体で、屈折率1.53の透明な材料からなるか、又は、かかる材料に、粒子径2μmで屈折率1.43の拡散剤を全体積中7.5%の割合で添加したものからなるものとした。出光面構造層上の凹凸構造は、正四角錐形状(頂角60°、底辺20μm)の凹部を、図1の凹凸構造層と同様に配列したものとした。凹部間の間隔11J及び11Kを変化させ、平坦部割合を種々に変更した。
この出光面構造層を、前記有機EL素子の透明電極側の面上に置いて、面光源装置とした。
下記のような有機EL素子及び出光面構造層からなる面光源装置を想定して、光取り出し効率をシミュレーションにより計算した。
有機EL素子は、発光層、透明電極及び反射電極を有するものとした。反射電極反射率は85%とし、発光層の発光特性はランバート分布に従うものとした。
出光面構造層は、厚みは20μmの板状体で、屈折率1.53の透明な材料からなるか、又は、かかる材料に、粒子径2μmで屈折率1.43の拡散剤を全体積中10.0%の割合で添加したものからなるものとした。出光面構造層上の凹凸構造は、半球形状(直径20μm)の凹部を、図7の凹凸構造層と同様に配列したものとした。凹部間の間隔を変化させ、平坦部割合を種々に変更した。
この出光面構造層を、前記有機EL素子の透明電極側の面上に置いて、面光源装置とした。
上記(1−1)の複層体110の調製にあたり、金属型の形状を変更した他は、実施例1−1と同様にして、複層体110を調製し、さらに面光源装置を得た。得られた複層体においては、凹部の形状は実施例1−1におけるものと略同一であったが、平坦部については、図16に示す平坦部914及び915のように、2種類の高さを有する平坦部からなるものとなっていた。2種の平坦部の高さの違いは、2μmであった。
得られた面光源装置を、点灯しない状態で表面の反射像を観察したところ、虹ムラが低減していることが観察された。
第一の本発明に係る実施形態において、出光面構造層は、凹凸構造層および基材フィルム層を含む複層体と、ガラス基板と、複層体およびガラス基板を接着する接着層とを備えて構成した。この際、接着層を光拡散性を有する層とした場合には、当該接着層を構成するマトリクス材料の屈折率が、複層体の接着面(この場合、基材フィルム層)を構成するマトリクス材料の屈折率より大きいことが好ましい。「大きい」とは、その差が少なくとも0.01以上であることであり、その差が0.05以上であることが好ましく、0.15以上であることがより好ましい。この場合において、ガラス基板の屈折率と接着層の屈折率の差は小さいことが好ましい。「小さい」とは、その差が少なくとも0.15以下であることであり、その差が0.1以下であることが好ましく、0.05以下であることがより好ましい。このような構成とすることの利点を、以下に示すシミュレーションにより計算した。
図2に対応して、下記のような有機EL素子及び出光面構造層からなる面光源装置を想定して、光取り出し効率をシミュレーションにより計算した。
凹凸構造層は、厚み20μmの板状体であって、屈折率1.53の透明な材料からなり、正四角錐形状(頂角60°、底辺20μm)の凹部を、ピッチ25μmで、図1の凹凸構造層と同様に配列したものとした。
基材フィルム層は、厚み100μmの板状体であって、屈折率1.53とした。
ガラス基板は、厚み500μmで屈折率1.7の材料とした。
(態様1)
厚み15μmの板状体であって、屈折率1.7であるマトリクス材料としての透明材料に、粒子径2μmで屈折率1.43の拡散剤を全体積中30%の割合で含有する材料を用いた態様(態様1)。
(態様2)
厚み15μmの板状体であって、屈折率1.53であるマトリクス材料としての透明材料に、粒子径2μmで屈折率1.43の拡散剤を全体積中30%の割合で含有する材料を用いた態様(態様2)。
また、態様2において、接着層を構成するマトリクス材料の屈折率と基材フィルム層を構成する材料との屈折率差は0(=1.53−1.53)であり、接着層を構成するマトリクス材料の屈折率とガラス基板を構成する材料との屈折率差は0.17(=1.7−1.53)であった。
<比較例2−1>
(C1−1:有機EL素子の作製、面光源装置の作製)
比較例1−1と同様にして、面光源装置を作製した。得られた面光源装置を面光源装置Aと呼ぶ。面光源装置Aは、ガラス基板側から白色の光を出光しうる長方形の出光面を有していた。
得られた面光源装置Aについて、比較例1−1と同様にして、観察角度の変化による色ムラを測定した。
観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.050,0.058)であった。
比較例2−1で得た面光源装置Aに、下記の手順で調製した凹凸構造本体2044を貼付し、図19に概略的に示す面光源装置を作製し、評価した。ただし、図19においては有機EL素子として3層のみからなるものを概略的に図示しているが、本実施例で作製した面光源装置は、これより多い発光層を含む有機EL素子を備えている。
UV(紫外線)硬化型樹脂(ウレタンアクリレート樹脂、屈折率n=1.54)に、平均粒子径2μmの球状の粒子である拡散剤(シリコーン樹脂、n=1.43)を、組成物全量中10%(体積割合)で添加し、攪拌して粒子を分散させ、樹脂組成物を得た。
比較例2−1で得た面光源装置のガラス製の基板に前記凹凸構造本体2044を、接着剤(アクリル系樹脂、屈折率1.49、日東電工社製CS9621)を介して貼付して、面光源装置Bを得た。接着層2046の厚みは25μmであった。
得られた面光源装置Bについて、比較例2−1と同様に色ムラを測定した。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.011,0.013)であった。このことから、比較例2−1に比べて、色ムラが顕著に低減していることが分かる。
前記凹凸構造本体2044の作製にあたり、凹凸構造層用の材料に拡散剤を添加しなかった他は(拡散部なしに相当)、実施例2−1と同様にして凹凸構造本体2044を作製し、面光源装置Cを得、前記同様に測定した。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.028,0.040)であった。このことから、比較例2−1に比べて、色ムラが若干低減していることが分かる。
比較例2−1、実施例2−1および比較例2−2の面光源装置A〜Cの光取り出し量を、前記測定結果に基づいて算出した三刺激値のY値より求め、比較例2−1の光取り出し量を1とした場合の相対量を求めた。その結果、実施例2−1での光取り出し量は1.43であり、比較例2−2での光取り出し量は1.37であった。実施例2−1の面光源装置Bは、光取り出し効率を高める凹凸構造を有しない比較例2−1の面光源装置Aに比べて、著しく向上した光取り出し効率を有していた。実施例2−1の面光源装置Bはさらに、実施例2−1と同一の凹凸構造2041を有するが光拡散性を付与する層を有しない比較例2−2の面光源装置Cに比べても、光取り出し量の大きな向上が認められた。
(2−1:透明樹脂基材フィルムの作製)
脂環式オレフィンポリマーからなるフィルム(日本ゼオン社製、ゼオノアフィルム)の両面をコロナ放電処理した。5%のポリビニルアルコールの水溶液を当該フィルムの片面に♯2のワイヤーバーを使用して塗布し、塗膜を乾燥し、膜厚0.1μmの配向膜を形成した。次いで当該配向膜をラビング処理し、配向膜を有する透明樹脂基材フィルムを調製した。
下記の組成で、硬化液晶層を構成するためのコレステリック液晶組成物を調製した。
固形分率40重量%
液晶性化合物(Δn(ne−no)=0.13を有する棒状液晶化合物 95.70重量部
光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 商品名IRG907)3.1重量部
界面活性剤(セイミケミカル株式会社製、商品名KH−40)0.11重量部
カイラル剤(BASF社製、商品名LC756)4.03重量部
溶媒 メチルエチルケトン 154.82重量部
厚み1.1mmのガラス基板の一方の面上に、第2の電極層、発光層、および第1の電極層を含む有機EL素子を設けて、面光源装置Eを得た。この段階で、面光源装置Eの有機EL素子に電流を通電し、ガラス基板から出光する波長480nmの青色光及び波長575nmの黄色光についての配光分布を測定したところ、図23に示す結果を得た。得られた面光源装置Eを、比較例2−1と同様に色ムラを測定したところ、観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.129,0.128)であった。
酸変性ポリオレフィン樹脂(屈折率1.49、日本シーマ社製 コルノバMPO−B130C)に実施例2−1の(1−1)で用いたものと同一の拡散剤を接着剤全量中20%(体積割合)で添加して接着剤(拡散層)を調製した。
さらに、ガラス製の基板の他の面上に、前記(2−4)で調製した接着剤を30μmの厚みで塗布した後(当該接着剤層が拡散部に相当)、前記円偏光分離シートを、選択反射層が接着剤に面するよう貼付し、図20に示す構成を有する面光源装置Dを製造した。得られた面光源装置Dに電流を通電し、出光面2040Aから出光する波長480nmの青色光及び波長575nmの黄色光についての配光分布を測定したところ、図25に示す結果を得た。
得られた面光源装置Dについて、比較例2−1と同様に色ムラを測定した。観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.017,0.017)であった。このことから、面光源装置Eに比べて、色ムラが顕著に低減していることが分かる。
前記(2−4)の接着剤に拡散剤を添加しなかった他は、実施例2−2と同様にして面光源装置Fを得、前記同様に測定したところ、観察角度±80°の範囲内で、(Δx,Δy)=(0.092,0.091)であった。このことから、面光源装置Eに比べて、色ムラが若干改善されているが、面光源装置Dほどではなく色ムラ解消効果が必ずしも十分ではなかった。また、得られた面光源装置Fに電流を通電し、出光面から出光する波長480nmの青色光及び波長575nmの黄色光についての配光分布を測定したところ、図24に示す結果を得た。
ここで、本願発明のような凹凸構造や選択反射層を設けずに、有機EL素子の出光側に拡散層を設け、拡散剤の添加量を変化させた場合の色ムラ評価に関して説明する。
UV(紫外線)硬化型樹脂(ウレタンアクリレート樹脂、屈折率n=1.54)に、平均粒子径2μmの球状の粒子である拡散剤(シリコーン樹脂、n=1.43)を、組成物全量中10%(体積割合)で添加し、攪拌して粒子を分散させ、樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を、実施例2−1で用いた面光源装置のガラス製の基板の上に塗布し、紫外線を照射して硬化させて、有機EL素子の表面に所定厚みの拡散層を得た。具体的には、樹脂組成物の塗布量等を変更して、厚みが30μm、厚み50μm、厚みが100μmの3種類を作製した。これらの拡散層を備える面光源装置のそれぞれについて色度差を求めた。また、前記ガラス製の基板の上に別途厚みが30μm、50μm、100μmになるように拡散層を形成したものについて、それぞれ全光線透過率を測定した。その結果を表3に示す。
10U 装置出光面
100 出光面構造層
110 複層体
111 凹凸構造層
112 基材フィルム層
113 凹部
114 平坦部
11A〜11D 斜面
11E〜11H 底辺
11P 頂点
121 接着層
131 ガラス基板
140 有機EL素子
141 電極層
142 発光層
143 電極層
146 電極層
151 封止基板
20 面光源装置
20U 装置出光面
200 出光面構造層
210 複層体
211 凹凸構造層
213 凹部
214 平坦部
30 面光源装置
30U 装置出光面
300 出光面構造層
310 複層体
311 凹凸構造層
313 凹部
314 平坦部
40 面光源装置
40U 装置出光面
400 出光面構造層
410 複層体
411 凹凸構造層
413 凹部
41T、41U、41V 斜面
414 平坦部
50 面光源装置
551 反射部材
552 反射部材基板
553 隙間
80 面光源装置
80U 装置出光面
800 出光面構造層
810 複層体
811 凹凸構造層
813 凹部
814 平坦部
815 隣り合う凹部間の境界部分
816 凹部
821 凹凸構造層
90 面光源装置
90U 装置出光面
900 出光面構造層
910 複層体
911 凹凸構造層
913 凹部
914、915 平坦部
1000 面光源装置
2001、2002、2003、3004 面光源装置
2020 有機EL素子
2022 第1の電極層
2024 発光層
2026 第2の電極層
2028 第1の電極層
2040 凹凸構造体
2040A 出光面
2041 凹凸構造
2042 基板
2044 凹凸構造本体
2045 基材
2046 接着層
2047 凹凸構造層
2048 凹部
2048A 斜面
2049 平坦部
2060 出光側部材
2062 選択反射部材
2064 基材フィルム
2066 選択反射層
2070 拡散層
Claims (12)
- 第1の電極層、発光層、および第2の電極層をこの順に備え、その発光体が面状である有機エレクトロルミネッセンス素子と、この有機エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも一方の表面に接して配置され、外部へ光を出射する出光面を有する出光側部材と、を備える面光源装置であって、
前記出光側部材は、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子から出射した光の配光分布を、前記出光面から当該出光面の法線方向に沿って出射した光の色度と、この法線方向に交差する斜め方向に沿って前記出光面から出射した光の色度との差が小さくなるように、変換する配光分布変換部と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子から出射された光を拡散させる拡散部と、を備える面光源装置。 - 請求項1に記載の面光源装置において、
前記拡散部は、前記配光分布変換部と前記有機エレクトロルミネッセンス素子との間に配置され、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成される層である面光源装置。 - 請求項1に記載の面光源装置において、
前記拡散部は、前記配光分布変換部の出光側に設けられ、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成される層である面光源装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の面光源装置において、
前記配光分布変換部は、表面に凹凸構造が形成された凹凸構造層を備える面光源装置。 - 請求項4に記載の面光源装置において、
前記凹凸構造層は、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成されている面光源装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の面光源装置において、
前記配光分布変換部は、基材と、この基材の表面に設けられ、基材とは反対側の表面に凹凸構造が形成された凹凸構造層と、を備える面光源装置。 - 請求項6に記載の面光源装置において、
前記基材および/または前記凹凸構造層は、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成されている面光源装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の面光源装置において、
前記配光分布変換部は、基材フィルムと、この基材フィルムの少なくとも一方の表面に設けられる選択反射層と、を備える面光源装置。 - 請求項8に記載の面光源装置において、
前記選択反射層は、コレステリック規則性を有する樹脂を含んでなる層を備える面光源装置。 - 請求項8又は9に記載の面光源装置において、
前記基材フィルムは、光拡散性を付与する粒子を含む組成物により構成されている面光源装置。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の面光源装置を備える照明器具。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の面光源装置を備えるバックライト装置。
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